中国环流器二号A装置物理实验研究进展

本文介绍了中国环流器二号A(HL-2A)装置概况、系统工程以及在磁约束聚变物理研究方面取得的若干重要进展,尤其是在HL-2A装置上成功实现了具有边缘局域模的高约束模式运行,是我国磁约束聚变实验研究史上具有里程碑意义的重大进展.近年来利用该装置可近性好,原创的加料与控制技术以及先进的高时空分辨诊断系统等独特优势,在HL-2A装置上开展了国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)及未来聚变堆等离子体相关的前沿物理问题与关键技术的研究,获得了一批国际磁约束核聚变领域创新科技成果,为ITER的运行与实验以及未来聚变堆的设计提供了重要技术基础与支撑.     

磁约束聚变能源的发展机遇与挑战

磁约束聚变能源具有安全、经济和环境友好的优点，是未来理想的战略能源，可为“双碳”目标的实现做出重大贡献。磁约束聚变是利用磁场将氘和氚燃料以等离子体的形式约束并发生聚变反应，被认为有希望彻底解决人类的能源问题，也是中国核能发展的长远目标。当前中国正在积极参加国际热核聚变实验堆（ITER）的建设，支持国内ITER专项的物理和工程技术研究，在吸收和消化ITER经验的基础上，自主设计以获取聚变能源为目标的中国聚变工程试验堆（CFETR）。聚变能源开发难度很大，机遇和挑战并存，需要长期持续攻关。     

中国ITER计划采购包进展

国际热核聚变实验堆(ITER)计划,是我国以平等、全权伙伴身份参加的迄今为止规模最大的国际科技合作项目.它的实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用资源丰富且无污染的聚变能,并从根本上解决未来能源问题.本文简要介绍了中国参与ITER计划的主要背景和总体情况,并概述了中国ITER采购包的执行成果,展示了中国的聚变实力,并为中国聚变工程实验堆(CFETR)奠定了丰富的科学与技术基础.     

EAST全超导托卡马克高约束稳态运行实验研究进展

开发安全、清洁的核聚变能,最终解决人类能源危机是聚变科学与技术研究的终极目标. 21世纪初启动建设的国际热核聚变实验堆(ITER)项目,促使聚变能开发朝商业应用迈进了一大步.具有ITER类似结构的托卡马克(Tokamak)磁约束聚变装置开展的等离子体放电实验,成为了现阶段聚变能开发研究的焦点.中国科学院等离子体物理研究所自主设计、建造的全超导托卡马克EAST,面向未来聚变反应堆关键的工程与物理问题开展了大量的探索研究.其中,在关于聚变反应堆能否经济实用地投入商用发电的高约束稳态运行实验研究方面,取得了一系列重大突破.继2012年实现400 s低约束模长脉冲运行、验证系统长脉冲运行能力之后, 2017年EAST又刷新了高约束模等离子体放电运行时间的世界纪录,成为首个具备100 s量级高约束模准稳态运行能力的托卡马克装置,并且首次触及到了磁约束聚变等离子体中最长的时间尺度——粒子平衡时间.为面向反应堆燃烧等离子体第一壁高热负荷承载,高约束边界局域模抑制以及长时间稳态运行控制的工程与物理问题的开拓研究,提供了国际磁约束聚变界最好的实验平台.现已在EAST上开展了钨铜水冷偏滤器、锂化第一壁、射频波电流驱动、弹丸注入、精确磁面位形控制、边界局域模和高热负荷缓解等一系列相关实验,并取得了重要的研究进展.     

文化播报

<正>中国“人造太阳”有新发现2023年1月7日新华社报道，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所核聚变大科学团队在国际学术期刊《科学·进展》上发表了一项重要研究成果。该团队利用有“人造太阳”之称的全超导托卡马克大科学装置（EAST），发现并证明了一种新的高能量约束模式，它对国际热核聚变实验堆和未来聚变堆运行具有重要意义。     

磁约束核聚变国际发展态势分析

核聚变能被视为人类可持续发展最理想的未来能源,受控核聚变研究的最终目标是实现聚变能的商业化应用。主要发达国家纷纷制定了聚变能研究战略,探索和发展能直接用于商用聚变堆的各种新技术和新概念,以加快这一进程。经过半个多世纪的不懈努力,世界各国已在磁约束核聚变理论方法、关键技术和实验装置上取得了突破性进展。该文主要从国际相关战略规划、ITER计划现状、理论与实验工艺上的研究进展及关键前沿技术等几个方面对磁约束核聚变国际发展态势进行分析,从文献计量角度揭示出核聚变领域的主要国家、机构和科研人员特征,并提出了中国核聚变未来发展的对策建议。     

中国磁约束聚变科学技术研究进展专题·编者按

<正>核聚变能安全、清洁、资源丰富.从20世纪60年代中期到70年代,聚变研究在世界主要大国兴起,并先后建造了多种类型的磁约束聚变装置,诸如托卡马克、磁镜、仿星器、箍缩类装置等,在这些装置上对高温等离子体问题开展了大量的研究,在磁约束聚变能科学技术快速发展的同时,极大地推动了等离子体物理学的发展.     

磁约束核聚变关键能量转换部件的磁流体力学探究

新科技革命的到来,现代工业化生活所耗费的能量大部分来源于不可再生能源,这些能源非常有限,一旦耗尽,世界将会面临一场关于能源短缺的浩劫.近年来我国的磁约束核聚变用于工程技术研究和物力体力学研究方面取得了相当可观的成绩,该技术在很大程度上可以解决能源危机问题.本文详细阐述了磁约束核聚变的相关概念,分析了磁约束聚变与关键能量转换部件装置类别,重点介绍了核聚变反应堆以及磁流体力学实践运用.     

人造太阳:中国走在世界前列

正国际热核聚变实验堆(ITER)计划重大工程安装7月28日在位于法国南部圣保罗-莱迪朗斯镇的该组织总部正式启动。作为参加ITER项目国家之一,中国的表现十分突出。ITER总干事贝尔纳·比戈在ITER安装启动仪式发布会上称,中国以快速的工程反应和科研进步,成为各合作方中兑现国际承诺的典范。国际热核聚变实验堆(ITER)计划是当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程ITER,俗称"人造太阳"。如果取得成功,人类将有望获得几乎用之不竭的能源。     

七国集资百亿欧元造“太阳”——科学岛开建超导导体生产线标志我国参与国际热核聚变实验堆计划启动

中国在内的7个国家集资100亿欧元在法国建造热核聚变实验堆（ITER）。记者日前获悉，科学岛承担的ITER部分工作已开工，此举标志着我国参与国际热核聚变实验堆计划正式启动。     

国际磁约束核聚变与等离子体科学新发现

<正>西湖国际磁约束核聚变会议(International Westlake Symposium on Magnetic Fusion)于2016年5月9~11日在浙江举行。此次会议由浙江大学聚变理论与模拟中心主办,获得王宽诚教育基金会的资助,旨在促进国内外理论、模拟及实验领域的合作研究,扩大该中心在国内外同行中影响力和号召力,同时培育我国核聚变领域的青年研究队伍。     

“ITER模拟研究国际研讨会”在北京大学召开

可控聚变能是解决人类能源需求的重要途径，“国际热核试验堆”（ITER-International Thermonuclear Experimental Reactor）研究计划总投资上百亿欧元．中国已将ITER合作列人国家中长期科技发展规划，并将贡献ITER总投资的9％，并同时加强国内的基地建设和人才培养．理论和模拟研究是磁约束和惯性约束核聚变的重要组成部分，也是我国比较薄弱的方面，需要加快发展。     

CFETR物理与工程研究进展

磁约束聚变是利用磁场将氘和氚燃料以等离子体的形式约束并发生聚变反应,被认为有希望彻底解决人类的能源问题.中国聚变工程试验堆(CFETR)是中国磁约束聚变发展路线图规划的下一个托卡马克聚变装置,其运行将分为两个阶段:第一阶段实现200 MW聚变功率、氚自持的稳态运行;第二阶段实现1000 MW聚变功率并示范聚变电能输出. CFETR将着力解决ITER与DEMO之间存在的物理与工程技术难题,包括实现氘氚聚变稳态运行、公斤级氚的增殖与循环自持、能长时间承受高热负荷与强中子辐照的材料技术等,为我国2050年前后独立自主建设聚变电站奠定坚实的基础.     

聚变反应堆条件下等离子体中阿尔芬本征模的分析

通过对托卡马克装置的研究,为中国聚变工程试验堆和国际热核聚变反应堆提供了理论和工程技术。本文基于当前主要的托卡马克,运用磁流体力学数值模拟程序和动理学混合模拟程序,探究了不同类型托卡马克装置上的离散型阿尔芬本征模,以及在高能量粒子条件下离散阿尔芬本征模的不稳定性特征,为中国聚变工程试验堆和国际热核聚变反应堆提供理论参考。模拟发现在三类托卡马克装置上,较宽的运行范围内,都存在离散阿尔芬本征模,且这种本征模易受高能量粒子激发成不稳定模式。离散阿尔芬本征模的不稳定性潜在影响未来聚变反应堆的稳态运行。     

ITER十年——回顾与展望

正2017年11月28~29日,由科技部主办的"ITER十年—回顾与展望"会议在中国科技会堂召开。科技部部长万钢出席了会议。这次会议回顾了我国参加ITER计划十年来的历程,展示了ITER计划专项执行十年取得的成果。会议还展望了核聚变未来发展前景,介绍了中国聚变工程实验堆(CFETR)的设计进展情况,并邀请欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国六方代表针对各自国家的     

聚变-裂变混合堆展望

简述了核裂变、核聚变研究的进展,以及国际热核实验堆（ITER）和我国863计划中聚变-裂变混合堆的研究现状,探讨了我国发展混合堆的迫切性与可行性。     

磁惯性约束聚变:通向聚变能源的新途径

磁约束聚变和惯性约束聚变是两种传统的聚变方式,磁约束聚变的能量增益已经达到得失相当,惯性约束聚变近年来也取得了突破性进展.但传统聚变方式的等离子体参数处于两个极端,相差11个量级,且它们的设施庞大,成本高昂,研发周期很长.磁惯性约束聚变兼具两种传统聚变方案的特点,其等离子体参数介于它们之间,同时由于其成本低廉,设施小型化,研发周期相对较短等优势,因此具有潜在的商业价值,近年来成为国际上比较活跃的研究领域.本文将详细介绍磁惯性约束聚变的特点以及该领域的最新进展.     

微聊

<正>下期看什么核聚变之梦核聚变发电比核裂变发电安全性更高,又不像火力发电那样会排出二氧化碳,并且又能够解决太阳能发电等自然能源所不能解决的大规模发电问题。目前对它的研究受到全世界的关注。中国、欧盟,印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同将核聚变发电推向实用化,由这7方投资的国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)已经正式开始在法国建设。     

冷聚变研究的争论

简要介绍了冷聚变研究的争论,列举最近冷聚变研究的令人信服的实验证据,包括:反常核聚变——Fleischmann-Pons效应的实验;常温下的正常核聚变,热核聚变反应中的反常核产物的实验证据。实验证实:冷聚变是能够真实发生、可信的。     

ITER第一壁、偏滤器靶板和壁的热负荷计算

ITER-FEAT是国际热核聚变实验堆设计,除了继续演示聚变物理和D-T燃烧的科学可行性外,更重要的是为了演示包层整体组合、氚增殖、氚回收、氚泄漏等工程问题。在设计包层时,需要进行中子学计算得到氚增殖率、辐射损伤率、活化放射性强度、磁体及其屏蔽厚度的计算、核加热产生率和冷却系统设计和安排的必要数据,而这一切都必须先知道第一壁和偏滤器靶板的中子壁负荷(即中子功率通量)和热负荷;为此作了必要的先行准备计算工作。